神经科学 生命的节奏读书笔记.doc

神经科学读书报告生命的节奏作者简介： 拉塞尔福斯特（Russell Foster）伦敦帝国学院医学系分子神经科学教授，生物节律方面的国际权威。拉塞尔福斯特是昼夜神经科学教授和眼科系系主任。 他也是一名尼古拉斯库尔提Brasenose学院高级研究员。在此之前，拉塞尔是帝国学院在医学院分子神经科学主席。拉塞尔福斯特的研究横跨昼夜和感光细胞生物学基础研究和应用。 在爵士教授布赖恩福莱特的监督下，他在英国布里斯托尔大学学习。从1988年至1995年，他是国家科学基金会在美国弗吉尼亚大学的生物节律中心的成员，与Michael Menaker有密切的工作联系。 1995年，他回到了英国，在帝国理工学院建立了他的研究小组。由于他的非杆、非锥眼感光细胞的发现，他已经获得了本间奖（日本），科根奖（美国），动物学会科学与Edride的绿色奖牌（英国）。在2008年，拉塞尔被当选为英国皇家学会成员，在2011年，成为生物技术和生物科学研究委员会的理事。他是生命节奏这本著名的有关生命节律的科普书的合著者。 利昂克赖茨曼（Lleon Kreitzman）作家、广播员和未来学家。1964年获得英国布里斯托尔大学的生物学和化学学位，1968年，获得伦敦大学经济和政治科学学院的理科硕士学位。曾是欧洲健康和环境研究亨利中心的董事，香港电讯有限公司联合医师，在多兰Addey金融广告的媒体和营销主任，Omnific广告媒体主任，统筹欧洲Pubiic事务。在决定人类行为的生物和社会因素，包括消费活动之间的关系方面有研究。在本书中，他以一个生物化学家的眼光向人们描述了生物节律的科学本质。 不知你有没有注意，你很少在夜间频繁地排尿，你在高烧39C时估计的一分钟往往只有30秒那么长，你可能并非因为缺乏食物而进食，而是你体内拥有一种预先设定好的进食模式，以免你饿昏了，所以使得你做出进食的行为。而当你在早晨无法按时起床时，你先不必自责，因为你可能是得了14个青少年中就会有1个青少年受其困扰的“睡眠延迟综合症”。而所有这些状况的产生都有昼夜节律一种有内在生物钟机制控制的周期性活动有关。昼夜节律不仅仅是指生物的睡眠周期，也指运动、进食、饮水等节律性行为。控制哺乳动物昼夜节律的机制位于视交叉上核这个不到3立方毫米大的细胞组织被称为“头脑时钟”（这就是佛教徒所说的开启人心智的“第三眼”所在的位置）。同时，昼夜节律与光线有密切联系。在传到昼夜节律周期某点的基础上，光线脉冲可以加速或延缓生物钟的运转，光线就是通过这种被称为牵引的方式调校生物钟使其与地球24小时的明暗周期一致。然而，如果在视交叉前面切断视神经的话，明暗周期便不再牵引生物钟，但如果在视交叉后面切断视神经的话，明暗周期对生物钟的牵引能力不受影响。这是因为牵引信号的传递和视觉投射是截然不同的。一次偶然的机会，博比索尼在鲑鱼的眼睛里发现了一种新的基因，它和那些为视锥、视杆细胞的感光色素的感光色素编码的基因有些类似，但是也存在明显的区别。后来被证明该基因表达的产物是独立于视锥和视感细胞的感光色素。位于黑色素神经节中。黒视素神经节细胞本质上是感光的，这些为数不多的神经节细胞扮演着“光线侦查员”的角色，调节着一系列对光线的生理和行为反应，包括对昼夜节律的牵引。盲人虽然有眼睛，但是缺乏对光线有意思的感知，尽管如此，还是有些盲人能够根据光线调节其昼夜节律的反应，这得益于黑色素神经节细胞的感光通路与视觉投射的不同.这本书在第十一章睡眠与表现中，提到了在24小时节律方面，每个人的特点和时间类型都个不相同。有些人像百灵鸟一样，在早晨十分活跃，而有的人则像猫头鹰一样，到了晚上就精力充沛。本杰明富兰克林说过：“早睡早起会让人变得更健康、富有和智慧。”但凯瑟琳盖尔和克里斯托弗马丁的一份1973年的关于睡眠习惯的调查，经过20多年的跟踪调查，他们发现，“没有证据表明，那些按照本杰明的话早睡早起的人，能够获得健康、财富和智慧的优势。”研究还发现，这两种早晚兴奋性不是一种选择，而是和基因有很大关联。那到底是什么原因使在生物进化的过程中出现这两种不同的早晚兴奋方式呢？按理说，人类的祖先为了逃避夜间野兽的伤害，能够在夜间睡眠，在白天活动的物种更能存活。经过数代的迭代后，早间兴奋的基因应该占人类基因的绝大多数，而晚间兴奋的基因由于不适应环境会被淘汰。我认为有一种可能是原始人类都具有早间兴奋的基因，而在人类开始利用火之后，由于晚间受到光线的牵引，人们的晚间的入睡时间出现延迟，而在电灯发明以后，这种延迟表现得更加明显。而那些仍表现出早间兴奋的性状人，应该很少在深夜接受光线的牵引。所以维持着早间兴奋的性状。当然，上述说法只是我个人的猜测，而威廉姆德门特在亚历克斯博尔贝利1982年的工作基础之上发现，睡眠是由两个明显对立的机制形成的。有一个觉醒的昼夜节律驱动力在白天刺激觉醒状态，到了晚上则减弱对觉醒的驱动力，当人们苏醒的时间越长，该驱动力就越强，这个过程相互作用形成睡眠，这两个过程相互对峙，使我们在白天苏醒，晚上睡眠。自我平衡驱力维持着睡眠的持续和强度，而昼夜节律驱力决定了想入睡的时间。当我们的睡眠负债是0的时候，我们就苏醒，但一苏醒就又开始了睡眠负债，于是推动我们进入下一次睡眠。动植物随季节变化所表现出来的行为，也有部分是由一天24小时内的明暗周期的变化引起的。昼长对季节性行为的影响已经广为人所知，人们已经学会调节光照时间以利于植物的生长和动物的繁殖。但如果不是专业的研究者，估计很少有人听说过欧文宾宁提出的调节季节性行为的机制。动物或植物并不需要真正接受14、15或其他时长的光照来激发生殖行为，它仅需要在黎明时分接受光照，然后隔14、15或其他特定的时长接受光照，而两者之间的这段时间是可以在黑暗中的。也就是说不同的生物在特定的时间有一个光诱导相位，只要在这个特定的时间给予光照，就可以激发繁殖行为。如对鹌鹑来说，敏感性的峰值出现在黎明后14小时左右，家雀的峰值出现在黎明后12小时左右。对绝大多数鸟类而言，冬天昼短夜长意味着光诱导相位出现在黑暗时，随着白天的变长，光诱导相位又会出现在白天，这样就激发了它们的季节性行为。那么这种神秘的光诱导机制究竟是怎样运行的呢？这都与视交叉上核的电位活动对黑色素合成的驱动有关。交感神经系统会在夜里分泌大量的去甲肾上腺素，而去甲肾上腺素的分泌模式正好是视交叉上核电位活动的倒像，增强电位活动会减少去甲肾上腺素的分泌。松果腺细胞里的肾上腺素受体能结合去甲肾上腺素，这会最终提高制造褪黑激素的细胞的含钙量，而钙可以活化N-乙酰基-5-羟色胺（褪黑色素形成过程中的一种限速酶），从而决定褪黑色素的生成情况。哺乳动物体内的褪黑色素对夜长信息进行编码。光周期被眼睛感受到，并被视交叉上核里的昼夜节律生物钟测量。视交叉上核驱动松果腺合成并释放黑激素。随着昼长的变长，夜间分泌的褪黑激素的持续期变短。在长昼的时候，夜间分泌的褪黑激素持续期较短，这将抑制短日繁殖动物的生殖活动，但对长日繁殖动物却又刺激作用。在短昼的时候，情况正好相反。褪黑色素还会进行反馈，并改变视交叉上核的电位活动，使得这个机制的调节更为准确。我们的情感可能会随四季呈周期性变化。我们利用人造光源将觉醒和活动的周期延长到晚上，使得晚上的睡眠时间缩短，但我们体内的昼夜节律起搏器任然保留了感知季节性昼长变化的能力。然而对于那些从赤道迁徙到有季节变化的纬度地区的原始人来说，这种能力是一个有利的特定。随着冬天的到来，光线和食物都明显变少，于是负责调节情绪的血清素等神经激素的水平也开始下降，处在高纬度的原始人开始进入一种半睡眠状态。他们变得懒散迟钝，有点类似于冬眠动物那样减少能量的消耗。随着春天的到来，光线和食物都多了起来，体内血清素水平也逐渐升高，刺激食欲和性欲。由于在现代社会里，我们不可能在冬天放慢生活的节奏，所以昼夜节律成了部分现代人的困扰。然而，神经递质类药品却可以帮助我们摆脱昼夜节律对睡眠的影响。莫达非尼是一种所谓的良性兴奋剂药物，它似乎可以刺激下丘脑内部那些产生增食因子的神经元，参与睡眠/苏醒开关的调节。迈乐尔焦维特教授在巴黎召开的国际防卫大会上称：“莫达非尼可以让军队站着战斗三天三夜，而且没有严重的副作用。”比利时、荷兰及美国空军的某些部门已经在使用这种药物了。“莫达非尼作为一种高效、低毒、无依赖性的新型中枢兴奋药，已得到了广泛认可，完全可以替代不良反应大、易产生依赖性的传统中枢兴奋药物。在治疗嗜睡症等疾病的同时，莫达非尼的应用有助于减少类似安非他命、咖啡因等传统精神药物的滥用现象。另外，由于莫达非尼是一种安全、高效的促醒剂，越来越受到各国军队的重视，但其作为高效促醒剂非治疗目的的使用，其作用机制、药理药效及长时间促醒对人体的危害性等尚有待进一步研究。”（苑隆国，李电东新型中枢兴奋药莫达非尼，中国新药杂志2006年第15卷第2期）。人类是否会在将来学会操纵自己的昼夜节律，从而割裂自己和自然界的联系，还有待于对神经递质的进一步研究。或许你从来没有想过，仅仅改变服药的时间，药物的疗效就会增加一倍。“早在5000年前，中国传统医学就意识到，用药剂量不能和时间安排隔开来，对于同一种疾病，在一天、一星期、一个月经周期，甚至是一年的不同时间里，医生所开剂量或药剂种类都是完全不同的。”（比尔赫鲁西斯基）在赫鲁西斯基的试验中，他改变了31位患有卵巢癌的妇女的化疗时间。他将病人分为两组，一组在早上6点使用阿霉素，晚上6点使用顺-双胺双氯络铂，而另一组相反。结果发现，第一组被试的副作用是另一组的一半，治疗延迟也较少。但是，医生们几乎还没有承认时间安排在临床实践中的重要性，所以还需要更多的实验数据来证实昼夜节律在临床治疗上的重要性。生命的节律是生物对环境适应性的体现，它们不仅有助于机体的生存，更有助于繁殖。关于这本书是否可读的建议：这本书的某些章节对于没有生物学基础的人而言有些难懂。就我而言，这本书中第六、七、八章的内容很难看懂，一些不理解的但又大段的生物术语我只好跳过。但这本书的其他章节我觉得还是特别有趣的，它用一个个生动的例子和具体的实验向我们展示着生物钟的神奇。昼夜节